Editar: Advertencia: hay un error en una de mis suposiciones en esta pregunta, que más o menos la invalida. Vea la respuesta de Tom Carpenters.
Estoy diseñando una fuente de alimentación de modo conmutado y, por supuesto, necesito varios condensadores en el diseño.
Por ejemplo, para ahorrarle a la red todo el ruido de la acción de conmutación, estoy pensando en construir un filtro LC con un capacitor de 3uF.
Así que ahora he estado tratando de obtener condensadores de 3uF. Por supuesto, no es nada difícil obtener un capacitor de 3uF 450V. Las tapas de polipropileno parecen ser adecuadas.
Pero el costo de un capacitor capaz de manejar en el peor de los casos 1A de corriente de ondulación es significativo (digamos 5 euros). Véase por ejemplo .
Sin embargo, las cerámicas de 1uF se pueden obtener casi gratis, ver por ejemplo . 2000 gorras por ~13 euros.
Si pongo las tapas de 1uF 100V 15 en serie, 3 en paralelo, necesito 45 tapas. Esto costará aproximadamente 0,3 euros.
Por supuesto, necesitaré algunas resistencias para equilibrar las tapas. Colocando las tapas a una distancia razonable, calculo que cabrían todas dentro de una caja de 12,5 mm x 12,5 mm, lo que significa que ocupan una fracción del espacio de Epcos.
Un posible problema podría ser que la polarización de CC reduzca la capacitancia de la cerámica. Pero para mi aplicación necesito aproximadamente 400 V, por lo que con 15 en serie, las tapas de 100 V 0603 se cargan solo marginalmente y deberían conservar la mayor parte de su capacitancia de 1 uF.
Realmente no estoy considerando hacer esto, pero ¿funcionaría? ¿O la corriente de ondulación de 0.3A+ matará a los pequeños 0603:s?
Al colocar capacitores en serie, la clasificación de voltaje general aumenta como lo ha identificado. Sin embargo, debe tener cuidado, ya que si la capacitancia no es igual, algunos terminarán con una caída de voltaje mayor que otros, lo que puede empujarlos fuera de su voltaje operativo nominal.
El problema es más fundamental. La colocación de capacitores en serie hace que la capacitancia de la cadena sea menor que la de cada uno individualmente. Esencialmente, la siguiente ecuación se vuelve válida:
Si todos los capacitores tienen el mismo valor, esto se simplifica a:
donde en este caso es el número de capacitores en la cadena en serie. Entonces, si tuvieras que colocar del capacitores en serie, esto significaría que la capacitancia general se reduce a , por lo que en realidad tendría que colocar de estas cadenas en paralelo para obtener la que requieres (o dicho de otro modo) condensadores en total).
Como señala PlasmaHH, para una clasificación de 450 V, solo necesita 5 capacitores ideales en la cadena en serie para obtener la clasificación de voltaje requerida en lugar de los 15 que mencionó en la pregunta. La viabilidad de esto dependería de cómo la capacitancia disminuye con el voltaje, y también dependería de garantizar que los capacitores estén correctamente equilibrados con resistencias de purga para garantizar que ninguno de los componentes de la cadena se salga de las especificaciones. Agregar más aumentaría el conteo total, pero también aumentaría la resistencia del circuito a las fluctuaciones de voltaje y la tolerancia del capacitor.
Así que repitamos los cálculos. Si tuvieras que colocar del capacitores en serie, esto significaría que la capacitancia general se reduce a , entonces tendrías que colocar de estas cadenas en paralelo para obtener la que necesita, lo que reduce el requisito total a un mínimo de condensadores en total. Tendría que determinar si esto es rentable en términos de espacio y costo de los componentes.
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